DE1960369A1 - Device for damping the pulsation of a flowing liquid - Google Patents
Device for damping the pulsation of a flowing liquidInfo
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Description
Vorrichtung zur Dämpfung der Pulsation einer strömenden Flüssigkeit Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung der Pulsation einer strömenden Flüssigkeit mittels einer hydraulischen Kapazität und eines hydraulischen Widerstandes, insbesondere in der Flüssigkeits-Chromatographie.Device for damping the pulsation of a flowing liquid The invention relates to a device for damping the pulsation of a flowing Fluid by means of a hydraulic capacity and a hydraulic resistance, especially in liquid chromatography.
Die von einer Pumpe geförderte Flüssigkeit zeigt keinen zeitlich konstanten, sondern einen um einen Mittelwert schwankenden Druck. Es ist bekannt, zur Glättung und Dämpfung der Pulsation der Flüssigkeit eine hydraulische Kapazität und einen hydraulischen Widerstand heranzuziehen. Das elektrische Analogon zu einer solchen Dämpfungsvorrichtung ist ein Siebkreis, der aus einem Kondensator und aus einem ohm'schen Widerstand besteht.The liquid conveyed by a pump does not show a time-constant, but a pressure fluctuating around a mean value. It is known to be used for smoothing and damping the pulsation of the liquid one hydraulic capacity and one use hydraulic resistance. The electrical analogue of one Damping device is a filter circuit, which consists of a capacitor and a ohmic resistance exists.
In den bekannten Dämpfungsvorrichtungen für strömende Flüssigkeiten ist die Kapazität ausgebildet als gekrümmtes, federndes Rohr, wie es z. B. als Eourdon-Federrohr in Manometern benutzt wird. Durch Verformung fängt das Federrohr die Stoßenergie bei jedem Druckstoß auf und gibt sie anschließend an einen nachgeschalteten, angepaßten hydraulischen Wicterstand weiter. Dieser Widerstand ist ein Leitungsrohr mit verengtem Querschnitt (Kapillare). Die elastische Konstante des Federrohres und der Querschnitt der Kapillare bestimmen in erster Linie den erzielten Grad der Dämpfung. Es war bisher üblich, das Federrohr in einem Seitenzweig vor der Kapillare anzuordnen, so daß es von der Flüssigkeit nicht direkt durchströmt wurde.In the known damping devices for flowing liquids the capacity is designed as a curved, resilient tube, as it is, for. B. as an Eourdon spring tube is used in pressure gauges. The spring tube absorbs the impact energy through deformation with each pressure surge and then gives it to a downstream, adapted hydraulic wicterstand further. This resistance is a conduit with a narrowed Cross section (capillary). The elastic constant of the spring tube and the cross section of the capillaries primarily determine the degree of damping achieved. It was Up to now it has been common practice to arrange the spring tube in a side branch in front of the capillary, so that the liquid did not flow directly through it.
Eine solche Anordnung ist jedoch mit einem erheblichen Nachteil verbunden. Nach Wechsel der Flüssigkeit verbleibt ein Rest der vorangegangenen Flüssigkeit in dem Federrohr, der auch durch wiederholtes Spülen schwer zu beseitigen ist.However, such an arrangement has a significant disadvantage. After changing the liquid, a remains Rest of the previous Liquid in the spring tube that is difficult to remove even with repeated flushing is.
Besonders nachteilig macht sich das in der Flüssigkeits-Chromatographie bemerkbar. Hier ist es erforderlich, daß die Dämpfungsvorrichtung bei Wechsel des Lösungsmittels (mobile Phase) sofort mit dem neuen Lösungsmittel gefüllt ist, und daß alle Spuren des vorangegangenen IIösungsmittels restlos beseitigt werden können. Andernfalls würden die Rückstände noch nach langer Zeit auf die Elution der Trennsäule einwirken und zu Fehlsignalen im Detektor führen.This is particularly disadvantageous in liquid chromatography noticeable. Here it is necessary that the damping device when changing the Solvent (mobile phase) is immediately filled with the new solvent, and that all traces of the previous solvent can be completely removed. Otherwise the residues would still be on the elution of the separation column after a long time act and lead to false signals in the detector.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Dämpfung der Pulsation einer strömenden Flüssigkeit so zu gestalten, daß sie leicht spülbar ist.The invention is therefore based on the object of providing a device for Damping the pulsation of a flowing liquid so that it is easy is flushable.
Diese Aufgabe wird bei der oben bezeichneten Erfindung dadurch gelöst, daß ein von der Flüssigkeit direkt durchflossener Druckspeicher mit dem hydraulischen Widerstand in Reihe geschaltet ist.This object is achieved in the invention referred to above in that that a pressure accumulator through which the liquid flows directly with the hydraulic Resistor is connected in series.
Eine Ausbildung der Brfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Druckspeicher ein Bourdon-Federrohr oder ein ähnliches federndes Rohr und der hydraulische Widerstand eine Kapillare ist.An embodiment of the invention is characterized in that the pressure accumulator a Bourdon tube or similar resilient tube and the hydraulic resistance is a capillary.
Um den Grad der Dämpfung dem jeweiligen Druck in der strömenden Flüssigkeit anzupassen, ist eine weitere Ausbildung der Erfindung dadurch gegeben, daß die Steifigkeit der elastischen Komponente des Druckspeichers einstellbar ist. Nach einer Erweiterung der Erfindung besitzt der Druckspeicher einen Durchgangsraum, der von einem zweiten Raum durch eine federnde Membrane getrennt ist, wobei der zweite Raum eine Hydraulikflüssigkeit und einen in einer abgedichteten Führung beweglichen Kolben enthält, der wiederum über einen Hebel mit verstellbarem Drehpunkt mit einer Feder verbunden ist, und daß der Druckspeicher an eine Kapillare angeschlossen ist.To the degree of damping the respective pressure in the flowing liquid adapt, a further embodiment of the invention is given by the fact that the rigidity the elastic component of the accumulator is adjustable. After an extension the invention, the pressure accumulator has a passage space from a second Space is separated by a resilient membrane, the second space being a hydraulic fluid and a piston movable in a sealed guide, which in turn Connected to a spring via a lever with an adjustable pivot point is, and that the pressure accumulator is connected to a capillary.
In einer weiteren Ausgestaltung der Brfindung besteht die Membrane aus einem korrosionsfesten Material, z. B. einem Metall. Ferner kann der zweite Raum des Druckspeichers eine Einrichtung zum Nachfüllen und zum Ausgleich von verlorengegangener Hydraulikflüssigkeit enthalten. Dabei kann diese Ausgleichseinrichtung eine Verdrängungsschraube sein.In a further embodiment of the invention, there is the membrane made of a corrosion-resistant material, e.g. B. a metal. Furthermore, the second Space of the pressure accumulator a device for refilling and to compensate for lost Hydraulic fluid included. This compensation device can be a displacement screw be.
Um eine hohe Dämpfung und Glättung in der pulsierenden Flüssigkeit zu erzielen, sind nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung mehrere Vorrichtungen mit identischen oder verschiedenen hydraulischen Kapazitäten und Widerständen hintereinandergeschaltet (Siebkette), wobei der Abschlußwiderstand auch die chromatographische Trennsäule selbst sein kann.To achieve a high level of damping and smoothing in the pulsating liquid to achieve, are several devices according to a further embodiment of the invention with identical or different hydraulic capacities and resistances connected in series (Sieve chain), the terminating resistor also the chromatographic separation column can be yourself.
Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele mittels der Figuren 1 und 2 im folgenden näher erläutert.The invention is based on two exemplary embodiments by means of Figures 1 and 2 explained in more detail below.
In Figur 1 ist ein Bourdon-Federrohr mit angeschlossener Kapillare gezeigt. In Figur 2 wird ein weiterer Druckspeicher mit angeschlossener Kapillare gezeigt.In Figure 1 is a Bourdon spring tube with a connected capillary shown. In Figure 2, another pressure accumulator with a connected capillary is shown shown.
Figur 1 zeigt die Reihenschaltung eines an beiden Enden E und A durchgängigen Bourdon-Bederrohrs 3R als Druckspeicher mit einer Kapillare K als hydraulischer Widerstand. Der Innendurchmesser der Kapillare K wird so bemessen, daß für einen bestimmten Druck in der strömenden, pulsierenden Flüssigkeit FL die verlangte Dämpfung eintritt. Druckspeicher BR und Kapillare K sind direkt Bestandteil der die Flüssigkeit FS führenden Leitung Z. In der Flüssigkeits-Ohromatographie tritt bei Wechsel des Lösungsmittels FL im Druckspeicher BR keine Stauung des vorangegangenen Lösungsmittels mehr auf, da dieses sofort herausgespült wird. Diese Anordnung der Erfindung wird man so ausbilden, daß über einen weiten Druck- und Durchflußbereich die Dämpfung zufriedenstellend ist; beim Arbeiten außerhalb dieses Bereiches wird man das Schöpfvolumen und den Widerstand dem neuen Druck- und Durchflußbereich anpassen.Figure 1 shows the series connection of a continuous at both ends E and A. Bourdon-Bederrohrs 3R as pressure accumulator with a capillary K as hydraulic Resistance. The inner diameter of the capillary K is dimensioned so that for one certain pressure in the flowing, pulsating liquid FL the required damping entry. The pressure accumulator BR and the capillary K are a direct component of the liquid FS leading line Z. In fluid ear chromatography, when the Solvent FL in the pressure accumulator BR no accumulation of the previous solvent more on as this immediately is flushed out. This arrangement of the Invention one will train so that over a wide pressure and flow range the attenuation is satisfactory; when working outside this area adjust the pumping volume and the resistance to the new pressure and flow area.
Figur 2 zeigt eine weitere leicht spülbare Vorrichtung zur Dämpfung der Pulsation einer strömenden Flüssigkeit FL, bei der der Grad der Dämpfung dem jeweiligen Druck in der strömenden Flüssigkeit angepaßt werden kann.Figure 2 shows another easily flushable device for damping the pulsation of a flowing liquid FL, in which the degree of damping corresponds to can be adapted to the respective pressure in the flowing liquid.
Die pulsierende, strömende Flüssigkeit FL tritt aus einer Zuleitung Z durch die Einlaß öffnung E in den 3ruckspeicher D und gelangt über eine Bohrung 31 in den Durchgangsraum DR, der einseitig durch eine federnde Membrane M abgeschlossen ist. Die Flüssigkeit verläßt den Durchgangsraum DR über eine weitere Bohrung 32 und tritt über die Austrittsöffnung A des Druckspeichers D in eine den hydrostatlschen Widerstand bildende Kapillare K. Druckspeicher D und Kapillare K sind, da sie wiederum in Serie geschaltet sind, leicht spürbar.The pulsating, flowing liquid FL emerges from a supply line Z through the inlet opening E into the pressure accumulator D and passes through a bore 31 into the passage space DR, which is closed off on one side by a resilient membrane M. is. The liquid leaves the passage space DR via a further bore 32 and enters one of the hydrostatlschen via the outlet opening A of the pressure accumulator D Resistance-forming capillary K. Pressure accumulator D and capillary K are, as they in turn are connected in series, easily noticeable.
Der Druckspeicher D ist aus Gründen leichter Herstellbarkeit aus drei Teilen aufgebaut, die durch Schrauben S zusammengehalten werden. Jeder Teil ist durch Dichtungen DI nach außenhin abgedichtet.The pressure accumulator D is made of three for reasons of ease of manufacture Constructed parts that are held together by screws S. Every part is sealed to the outside by seals DI.
Die federnde Membrane M überträgt die Pulsation der Flüssigkeit auf eine Hydraulikflüssigkeit HY in einem zweiten Raum. Dieser besteht-aus zwei Teilräumen NR und VR. Der Nebenraum NR ist über Kanäle C1,-C2, 03 mit dem Vorratsraum VR verbunden. Der Vorratsraum VR ist gleichfalls mit Hydraulikflüssigkeit HY gefüllt und enthalt einen Kolben XC, der nach Maßgabe der Druckschwankungen in einer abgedichteten Führung F bewegt wird.The resilient membrane M transfers the pulsation of the liquid a hydraulic fluid HY in a second space. This consists of two sub-spaces NR and VR. The side room NR is connected to the storage room VR via channels C1, -C2, 03. The storage space VR is also filled and contained with hydraulic fluid HY a piston XC, which in accordance with the pressure fluctuations in a sealed guide F is moved.
Der Kolben KO ist über einen Hebel HE mit einer Feder BE von bekannter Federkonstante verbunden. Der Hebeldrehpunkt A läßt sich in Längsrichtung des Hebels HE einstellen. Hebel HE und Feder FE wirken zusammen so, als sei der Kolben KO mit einer virtuellen Feder verbunden, deren Federkonstante durch Verschieben des Hebeldrehpunktes A in weiten Grenzen einstellbar ist. Einer größeren Federkonstante entspricht bei konstantem Hub des Kolbens KO eine größere Kraft auf den Kolben KO und ein höherer Druck in der Hydraulikflüssigkeit HY und in der strömenden Flüssigkeit FL.The piston KO is known via a lever HE with a spring BE Spring constant connected. The fulcrum point A can be moved in the longitudinal direction of the lever Set HE. Lever HE and spring FE work together as if the piston KO were also involved connected to a virtual spring, the spring constant of which by moving the fulcrum of the lever A is adjustable within wide limits. A larger spring constant corresponds to constant stroke of the piston KO a greater force on the piston KO and a higher one Pressure in the hydraulic fluid HY and in the flowing fluid FL.
Mit Hilfe der veränderlichen Federkonstante läßt sich das Schöpfvolumen, das bei jedem Druckstoß in den Durchgangsraum DR gefördert wird, so einstellen, daß es für jeden Druck in der strömenden Flüssigkeit BB gleich groß wird.With the help of the variable spring constant, the scoop volume, set that is pumped into the passage space DR with every pressure surge, that it is the same for every pressure in the flowing liquid BB.
Bei hohem Druck in der strömenden Flüssigkeit wird die Membrane M weiter in den Nebenraum NR gedrückt als bei niedrigem Druck, und es wird mehr Flüssigkeit BB gefördert. Um bei jedem Druck dasselbe Schöpfvolumen und dieselbe Durchbiegung der Membrane zu erzielen, muß die von der Feder' FE her auf den Kolben KO wirkende Gegenkraft immer so eingestellt werden, daß stets derselbe Hub des Kolbens KO entsteht. Auf diese Weise wird die Dämpfungskonstante von Druckspeicher D und Kapillare K für jeden Druck angepaßt.At high pressure in the flowing liquid, the membrane M pushed further into the adjoining space NR than at low pressure, and it becomes more liquid BB promoted. The same volume and deflection with every pressure To achieve the diaphragm, the action of the spring 'FE on the piston KO must be achieved Counterforce can always be set so that the same stroke of the piston KO always occurs. In this way, the damping constant of pressure accumulator D and capillary K adapted for each pressure.
Die Hydraulikflüssigkeit HX, z. B. ein Öl, wirkt in der Führung F selbstschmierend. Durch enge Anpassung des Kolbens KO an die Führung F können die auftretenden Leckverluste gering gehalten werden. Zum Ein- und Nachfüllen von Hydraulikflüssigkeit HY dient eine Gewindebohrung, in die eine Verdrängungsschraube VS zum Ausgleich von verlorengegangener Hydraulikflüssigkeit HY gesetzt ist. Diesem Zweck können auch ein nicht gezeichnetes Einlaßventil, das an ein Vorratsgefäß mit Hydraulikflüssigkeit angeschlossen ist, und ein nicht gezeichnetes#Entlüftungsventil dienen.The hydraulic fluid HX, e.g. B. an oil acts in the guide F self-lubricating. By closely matching the piston KO to the guide F can occurring leakage losses are kept low. For filling and refilling hydraulic fluid HY is a threaded hole into which a displacement screw VS is used for compensation is set by lost hydraulic fluid HY. That purpose can also an inlet valve, not shown, which is attached to a reservoir with hydraulic fluid connected is, and a not shown # vent valve to serve.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Vorrichtung zur Dämpfung der Pulsation einer strömenden Flüssigkeit Bestandteil einer die Flüssigkeit führenden Leitung ist, daß sie gut spülbar ist, und daß nach einer Ausbildung der Erfindung das Schöpfvolumen unabhängig vom Druck der strömenden#Flüssigkeit eingestellt werden kann.The advantages achieved with the invention are in particular: that the device for damping the pulsation of a flowing liquid is a component a line leading the liquid is that it is easy to flush, and that after an embodiment of the invention, the scoop volume regardless of the pressure of the flowing # liquid can be adjusted.
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